Когерентные алгоритмы синтеза реалистичных изображений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат физико-математических наук Востряков, Константин Анатольевич

• Востряков, Константин Анатольевич
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Востряков, Константин Анатольевич

Введение.

Глава 1. Синтез изображений методом когерентной трассировки лучей.

1.1. Существующие технологии ускорения трассировки лучей

1.2. ОКМД инструкции SSE. Программная реализация

1.3. Трассировка луча.

1.4. Четырехлучевая SSE трассировка.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Когерентные алгоритмы синтеза реалистичных изображений»

Актуальность работы

Методы синтеза реалистичных изображений, основанные на моделировании распространения света, являются эффективным средством повышения производительности труда в самых разных областях, прежде всего в авиационной и автомобильной промышленности, архитектурном проектировании, создании внешнего вида будущих промышленных товаров. Под реалистичностью будем иметь ввиду близость создаваемого изображения к фотографии.

С помощью моделирования распространения света можно решить ряд следующих задач.

В кабине самолета (рис. 1а) и салоне автомобиля (рис. 16) оценивается читаемость приборов при различных режимах освещения. Определяется расположение бликов на стеклах, теней при включенном внутреннем освещении, а также при разных положениях солнца. Визуализация дает представление об эргономике расположения органов управления.

Для архитектурных сцен, например, стадиона (рис. 1в) важно оценить соответствие освещенности стандартам, равномерность освещенности поля осветительными приборами, просматриваемость поля со всех трибун, насколько хорошо будет виден мяч при игре.

Для промышленных товаров, таких как ноутбук (рис. 1г), важно оценить внешний вид до запуска в производство.

Предварительные расчеты освещения и визуальная оценка архитектурных и дизайнерских решений являются обязательными этапами процесса проектирования зданий, жилых и офисных помещений (рис. 1д). При этом контролируется эстетичность, рациональность, соответствие стандартам освещения, дается оценка эффективности и достаточности б) Салон автомобиля а) Кабина самолета в) Освещение стадиона д) Интерьер г) Внешний вид портативного компьютера е) Внеший вид здания ж) Освещение салона з) Моделирование краски самолета автомобиля

Рис. 1. Синтезированные изображения — результаты моделирования распространения света в виртуальных сценах освещения искусственным и естественным светом. Для многих типов помещений существуют стандарты и нормы, которым должна соответствовать их освещенность. Компьютерное моделирование может помочь удостовериться в этом. Также, используя моделирование на этапе проектирования, оценивается насколько новое здание вписывается в ландшафт (рис. 1е).

Заказчик использует моделирование для того чтобы определить в салоне AirBus (рис. 1ж), где разместить источники света, какие применить материалы отделки, ткани сидений и т.д., будет ли освещенность достаточной и соответствовать стандартам.

Еще одним примером может служит моделирование и визуализация при различных условиях освещения таких оптически сложных материалов как современные автомобильные краски (рис. 1з). Прежде чем разработать физический прототип нового оптически сложного материала, эффективнее сначала создать компьютерную модель, увидеть как автомобиль будет выглядеть при различном освещении и окружении, даже не имея автомобиля в производстве и не создавая всех вариантов образцов краски.

Технология расчета освещения и синтеза реалистичных изображений

Для синтеза реалистичных изображений применяется следующая технология. Это метод трассировки лучей (лучевая оптика). Основная идея метода состоит в том, что лучи трассируются из виртуальной камеры сквозь пиксели экрана до ближайшего пересечения с объектами сцены (рис. 2а). В точках пересечения для расчета освещения от источников света трассируются теневые лучи. От зеркальных и прозрачных объек

Источник

Обьект

Объект сцены а) Первичное освещение, отражения и б) Вторичное освещение преломления

Рис. 2. Основная идея метода синтеза изображений трассировкой лучей тов лучи могут отражаться и преломляться. Таким образом формируется изображение видимое виртуальной камерой.

Освещение, непосредственно идущее от источников света, называется первичным освещением. Свет источников отраженный от поверхностей сцены называется вторичным освещением. Для учета этого вторичного освещения из точки, где мы его оцениваем, необходимо выполнить трассировку лучей по всем направлениям (рис. 26). В ближайших точках пересечения лучей с поверхностями сцены необходимо снова оценить первичное освещение. То есть вычислить освещение от источников света, и определить их видимость трассировкой теневых лучей. Таким образом можно учесть дважды и более переотраженный свет от источников, попадающий в камеру.

Синтез реалистичных изображений. Проблемы

При синтезе реалистичных изображений существует две основные проблемы: недостаточная скорость расчета и недостаточная реалистичность. С каждым годом сложность сцен растет. Увеличивается коли ч ество используемых объектов, усложняются расчеты, связанные с учетом критических свойств материалов поверхностей, источников света, применяются все более сложные модели распространения света. Все это требует большего расчетного времени. Причем увеличение вычислительной мощности компьютеров не успевает полностью компенсировать растущую потребность.

Какое количество ресурсов необходимо для синтеза реалистичного изображения? Оценим на простом примере. Возьмем разрешение экрана Np = 1000 х 1000 пикселей, N[ = 10 источников света, и глубину зеркальных отражений Nj = 3. При этом необходимо NpNiNj = 30М лучей, что эквивалентно порядка 1 секунде расчета на современном мощном персональном компьютере. Если использовать не точечные, а площадные источники (умножим на х10 -г 100 для интегрирования освещения несколькими лучами), и учесть вторичное освещение (умножим на хЮО 1000 для интегрирования освещения со всех направлений), то необходимо уже несколько миллиардов лучей — несколько часов расчета. На примере видно, как переход от простой модели освещения к более сложной с площадными источниками света и вторичным освещением кардинально меняет требуемое расчетное время с 1 секунды до нескольких часов.

Как сказал сотрудник студии Pixar, одного из лидеров индустрии синтеза изображений [1]: «Я начал работать в этой области более 15 лет назад. И я не понимаю почему, несмотря на то, что компьютеры становятся быстрее, нужно все больше времени чем раньше для того, чтобы получить изображение»1. Поэтому любая возможность ускорить расчеты используется.

I have started to work in this field more than 15 years ago. I do not understand why, while computers get faster, it takes us more time than before to make an image. - jc kalache, dp, pixar

Для того чтобы пользователь мог эффективно работать, расчет освещения должен происходить за интерактивное время. Кроме того, эффективная в эксплуатации система визуализации часто должна работать на массовом компьютере, возможно даже портативном, для демонстрации визуального прототипа продукции.

Аппаратные средства

Какие возможности для ускорения нам может предложить массовый процессор? Рост тактовой частоты замедлился. Производительность наращивается в основном за счет распараллеливания. Современные процессоры х86 для массового рынка поддерживают параллельное выполнение нескольких типов: конвейер, многоядерность, ОКМД инструкции.

За счет конвейера за один такт может выполняться несколько инструкций, расчетное время которых, при его отсутствии, требует нескольких тактов процессора. Конвейер имеет небольшую длину, порядка 10 инструкций, поэтому при соблюдении некоторых правил программирования конвейер достаточно эффективно может быть загружен С++ компилятором и самим процессором.

Многоядерность. Создание, удаление и синхронизация потоков исполнения достаточно дороги, поэтому многопоточное программирование применяется для крупных подзадач, что затрудняет автоматическое распараллеливание и требует от программиста некоторого участия. В данной работе будет упоминаться о многопоточное программирование, оно используется в разработанном программном обеспечении, но, в основном работа, сконцентрирована на следующем пункте.

ОКМД (одна команда — много данных). Другими словами, над несколькими потоками данных выполняются одни команды. Теоретиче

Таблица 1. Развитие ширины векторных инструкций в архитектуре 1Ах86

Инструкции Ширина в битах Год выхода

ММХ 64 1996

SSE 128 1999

AVX 256 2010

Larrabee 512 2010 ски компилятор может автоматически использовать ОКМД инструкции, но на практике это редко удается, поскольку данные в памяти должны быть заранее выровнены и упорядочены соответствующим образом. Для получения значимой выгоды, ОКМД необходимо применять не локально, а для целых алгоритмов. Часто требуется изменить алгоритм для эффективного использования ОКМД.

Существует устойчивая тенденция роста ширины ОКМД инструкций от 64 битных в 1996 году до 256 и 512 битных, которые появятся в следующем году (табл. 1). Основные и уже широко распространенные ОКМД инструкции — это SSE. Они есть практически во всех массовых процессорах, которые выпущены за последние 10 лет. То есть речь идет об инструкциях в массовых процессорах.

Необходимым условием применения ОКМД является когерентность алгоритма и данных. Несколько потоков данных должны обрабатываться одинаково. К счастью, многие алгоритмы синтеза изображений могут быть адаптированы для такой обработки. Например, лучи выпущенные через соседние пиксели с большой вероятностью попадут в одни и те же объекты, и точки столкновения будут близко расположены (рис. 3). Они с большой вероятностью будут имеют одинаковые материалы и освещены или затенены одними и теми же источниками света.

Источник I

Тень

Рис. 3. Когерентная трассировка лучей

К сожалению, такая когерентность не всегда получается автоматически, и необходимо адаптировать или разработать когерентные алгоритмы синтеза изображений. Данная работа посвящена разработке таких алгоритмов.

Цель диссертационной работы

Исходя из потребностей промышленности в моделировании освещения и синтезе реалистичных изображений, требований работы системы на массовых компьютерах, и недостаточности имеющихся скоростей расчета, возникают следующие цели и задачи,

Целью работы является исследование и разработка когерентных алгоритмов и программных средств для ускорения расчетов освещенности и синтеза реалистичных изображений.

Основные задачи работы:

• разработка и про)раммная реализация эффективных алгоритмов когерентной трассировки лучей, когерентного моделирования источников света и оптических свойств материалов поверхностей; разработка когерентных версий базовых алгоритмов синтеза реалистичных изображений: алгоритмов устранения ступенчатости изображения и расчета вторичного освещения;

• создание программного комплекса синтеза изображений с использованием ОКМД инструкций.

Научная новизна

Впервые разработан адаптивный алгоритм устранения ступенчатости изображения, представленный в главе 3, для когерентной четырехлуче-вой трассировки лучей, что позволяет использовать ОКМД инструкции процессора для ускорения расчетов.

Предложен новый алгоритм расчета вторичной освещенности, представленный в главе 4. В отличие от существующих решений алгоритм может работать с высокочастотными функциями отражения и освещения, а также может быть эффективно реализован на многопроцессорных системах и процессорах с ОКДМ инструкциями. Разработанный алгоритм дает ускорение вычислений в несколько раз в сравнении с методом обратной трассировки Монте-Карло при сравнимой точности расчета. А при использовании вместе с Монте-Карло трассировкой дает несмещенное решение, в несколько раз ускоряя сходимость.

Практическая значимость

Когерентные алгоритмы синтеза изображений эффективно реализуют преимущество ОКМД инструкций массовых процессоров. Для большинства сцен, используемых в промышленной и архитектурной визуализации, удалось достичь сокращения общего времени расчетов от 2.3 до 3.2 раз, отдельные этапы расчета освещения были ускорены более чем 4 раза. Такое ускорение расчета существенным образом повышает производительность труда при работе с системой визуализации.

Результаты работы были внедрены в индустриальный программный комплекс Inspirer, который находит широкое применение на промышленных предприятиях, в научных и учебных организациях России и других стран.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на:

• 16-й международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению «Graphicon-2006», Россия, Новосибирск, 2006;

• 17-й международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению «Graphicon-2007», Россия, Москва, 2007;

• 18-й международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению «Graphicon-2008», Россия, Москва, 2008;

• 19-й международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению «Graphicon-2009», Россия, Москва, 2009;

• семинаре по компьютерной графике и мультимедиа под руководством Ю.М. Баяковского (ф-т ВМиК МГУ), Россия, Москва, 2009;

• семинаре отделения «Программирование» ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, Россия, Москва, 2009.

Публикации

По результатам работы имеются десять публикаций, включая одну статью в рецензируемом научном журнале из списка ВАК [2], 6 статей в трудах международных научных конференций [3-8] и 3 статьи в сборниках трудов всероссийских научных конференций [9] и научно-практических семинаров [10, 11].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 115 страницах, содержит 34 иллюстрации и 10 таблиц. Список литературы содержит 95 наименований.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Востряков, Константин Анатольевич

Основные результаты работы состоят в следующем:

• На основе проведенных исследований существующих подходов разработаны новые когерентные алгоритмы расчета освещения и генерации изображений, эффективно использующие ОКМД инструкции массовых процессоров.

• Разработанные оригинальные реализации когерентных алгоритмов трассировки лучей, моделирования оптических свойств поверхностей и источников света, устранения ступенчатости изображения и расчета вторичного освещения позволили достичь общего ускорения расчетов в 2.3-3.2 раза при моделировании освещения и синтезе реалистичных изображений.

На основе разработанных алгоритмов реализована программная компонента, которая привела к существенному ускорению процесса генерации изображений в индустриальном программном комплексе реалистичной визуализации и оптического моделирования Inspirer.

Заключение

Примеры практического использования

Когерентные алгоритмы синтеза реалистичных изображений существенным образом реализуют преимущество ОКМД инструкций массовых процессоров. Разработанные программные средства были включены как программная компонента в индустриальный программный комплекс реалистичной визуализации Inspirer [95]. Некоторые примеры их практического использования для расчета освещения и синтеза реалистичных изображений моделей самолетов и автомобилей, предоставленных компаниями-заказчиками, приведены в таблице 4.4. Как видно из таблицы, удалось достичь сокращения общего времени расчетов от 2.3 до 3.2 раза, что существенным образом повышает производительность труда при работе с системой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Востряков, Константин Анатольевич, 2009 год

1. Fabio Pellacini. 1.teractive cinematic lighting // SIGGRAPH '08: ACM SIGGRAPH 2008 classes.- New York, NY, USA: ACM, 2008.-Pp. 1-47.

2. Б.Х. Барладян, А.Г. Волобой, К.А. Востряков, В.А. Галактионов, JI.3. Шапиро. Применение когерентной трассировки лучей в задачах физически аккуратной визуализации // Программирование.— 2008.— № 5.- С. 67-80.

3. К.А. Востряков. Моделирование глобального освещения // Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс» / НГУ. — Новосибирск: 2005.— С. 157-158.

4. К.А. Востряков. Ускорение финального сбора с помощью окгантных текстур // Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс» / НГУ. — Новосибирск: 2006. — С. 121-127.

5. К.А. Востряков. Глобальное освещение с помощью окгантных текстур // Доклады 16-й Международной конференции по компьютерной графике и машинному зрению «Графикон 2006».— Новосибирск: 2006.- С. 473-476.

6. К.А. Востряков, А.Г. Волобой. Алгоритм устранения лестничного эффекта для 4-лучевой SSE трассировки лучей // 17-ая международная конференция по компьютерной графике и зрению / МГУ — 2007.— 23-27 июня, С. 269-272.

7. К.А. Востряков. Новый иерархический базис для освещения на полусфере // Труды 18-ой международной конференции по компьютерной графике и зрению / Россия, Московский Государственный Университет. — 2008.-23-27 июня. — С. 262-269.

8. К.А. Востряков. Высокочастотный кэш излучения // 19-ая международная конференция по компьютерной графике и зрению / МГУ. — 2009,- С. 360-363.

9. К.А. Востряков. Глобальное освещение стохастической трассировкой лучей // Всероссийская конференция студентов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» / НГТУ. — Новосибирск: 2004.- С. 17-18.

10. К.А. Востряков. Расчет освещения от карты окружения, заданной с большим динамическим диапазоном // Материалы 11-го научно-практического семинара «Новые информационные технологии в автоматизированных системах» / М.:МГИЭМ. — 2008.— С. 24-28.

11. К.А. Востряков. Нелинейная экстраполяция излучения // Новые информационные технологии в автоматизированных системах: материалы двенадцатого научно-практического семинара / М. МГИЭМ. — 2009.- С. 62-73.

12. Sven Woop, Jorg Schmittler, Pliilipp Slusallek. RPU: A Programmable Ray Processing Unit for Realtime Ray Tracing 11 Proceedings of ACM SIGGRAPH 2005 (to appear).— 2005. —July, http://www.saarcor. de/.

13. Jorg Schmittler, Sven Woop, Daniel Wagner, Wolfgang J. Paul, Philipp Slusallek. Realtime Ray Tracing of Dynamic Scenes on an FPGA Chip // Proceedings of Graphics Hardware. — 2004. — Pp. 95-106.

14. Daniel Reiter Horn, Jeremy Sugerman, Mike Houston, Pat Hanrahan. Interactive k-d tree GPU raytracing // I3D '07: Proceedings of the 2007 symposium on Interactive 3D graphics and games.— New York, NY, USA: ACM, 2007. Pp. 167-174.

15. Johannes Gtinther, Stefan Popov, Hans-Peter Seidel, Philipp Slusallek. Realtime Ray Tracing on GPU with BVH-based Packet Traversal // Proceedings of the IEEE/Eurographics Symposium on Interactive Ray Tracing 2007. 2007. - Sept. - Pp. 113-118.

16. Timo Aila, Samuli Laine. Understanding the Efficiency of Ray Traversal on GPUs // Proceedings of High-Performance Graphics 2009, — 2009.

17. John A. Tsakok. Faster incoherent rays: Multi-BVH ray stream tracing // HPG '09: Proceedings of the Conference on High Performance Graphics 2009.- New York, NY, USA: ACM, 2009,- Pp. 151-158.

18. Ingo Wald. Realtime Ray Tracing and Interactive Global Illumination: Ph.D. thesis. 2004.

19. Carsten Benthin. Realtime Ray Tracing on Current CPU Architectures: Ph.D. thesis. -2006.

20. In go Wald, Solomon Boulos, Peter Shirley. Ray Tracing Deformable Scenes using Dynamic Bounding Volume Hierarchies // ACM Transactions on Graphics. — 2007,— Vol. 26, no. 1.

21. C. Lauterbach, M. Garland, S. Sengupta, D. Luebke, D. Manocha. Fast BVH Construction on GPUs // Computer Graphics Forum.— Vol. 28, no. 2,— Pp. 375-384. http://dx.doi.Org/10.llll/j.1467-8659. 2009.01377.x.

22. Ingo Wald, Thiago Ize, Andrew Kensler, Aaron Knoll, Steven G Parker. Ray Tracing Animated Scenes using Coherent Grid Traversal // ACM Transactions on Graphics.— 2006.— Pp. 485-493.— (Proceedings of ACM SIGGRAPH 2006).

23. John Amanatides, Andrew Woo. A Fast Voxel Traversal Algorithm for Ray Tracing // In Eurographics '87.- 1987.- Pp. 3-10.

24. Carsten Wachter, Alexander Keller. Instant Ray Tracing: The Bounding Interval Hierarchy // Proceedings of the 17th EuroGraphics Symposium on Rendering. 2006. - Pp. 139-149.

25. Ingo Wald, Carsten Benthin, Philipp Slusallek. OpenRT A Flexible and Scalable Rendering Engine for Interactive 3D Graphics: Tech. rep.: 2002. — submitted for publication, meanwhile available as a Technical Report, TR-2002-01, Saarland University.

26. James Bigler, Abe Stephens, Steven G. Parker. Design for Parallel Interactive Ray Tracing Systems // in: Proceedings of IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. — 2006. Pp. 187-196.

27. SIGGRAPH conference. 2009. - 3-7 August, http: //www. siggraph. org/ s2009/.

28. Bui Tuong Phong. Illumination for computer generated pictures // Com-mun. ACM. 1975.-Vol. 18, no. 6.-Pp. 311-317.

29. James F. Blinn. Models of light reflection for computer synthesized pictures // SIGGRAPH Comput. Graph.- 1911.- Vol. 11, no. 2,-Pp. 192-198.

30. A.A. Letunov, B.H. Barladian, E.Yu. Zueva, V.P Veshnevetc, S.A. Solda-tov. CCD-based device for BDF measurements in computer graphics // The 9-th International Conference on Computer Graphics and Vision. — Moscow, Russia: 1999.

31. Vladimir Volevich, Andrei Khodulev, Edward Kopylov, Olga Karpenko. An Approach to Cloth Synthesis and Visualization // The 7-th International Conference on Computer Graphics and Visualization. — Moscow, Russia: 1997.

32. Eric P. F. Lafortune, Sing choong Foo, Kenneth E. Torrance, Donald P. Greenberg. Non-Linear Approximation of Reflectance Functions.- 1997.

33. Peter S. Oder. Spherical Wavelets: Efficiently Representing Functions on the Sphere.— 1995. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/ summary?doi=10.1.1.16.340.

34. Jason Lawrence, Szymon Rusinkiewicz, Ravi Ramamoorthi. Efficient BRDF Importance Sampling Using a Factored Representation // ACM Transactions on Graphics (Proc. SIGGRAPH). — 2004.— August.

35. Aydin Ozturk, Murat Kurt, Ahmet Bilgili, Cengiz Gungor. Technical Section: Linear approximation of Bidirectional Reflectance Distribution Functions // Comput. Graph. 2008.- Vol. 32, no. 2,- Pp. 149-158.

36. Leonard Mcmillan, Arthur C. Smith, Wojciech Matusik, Wojciech Ma-tusik. A Data-Driven Reflectance Model // in Proc. of SIGGRAPH. — 2003.

37. Alexander Reshetov, Alexei Soupikov, Jim Hurley. Multi-level ray tracing algorithm // ACM Transactions on Graphics. — 2005. — Vol. 24, no. 3. — Pp. 1176-1185.

38. IA-32 Intel Architecture Optimization Reference Manual, p. 440. ftp: //download.intel.com/design/Pentium4/manuals/24896611.pdf.

39. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы, Под ред. И. Араманович.— М.: «Наука», 1978.

40. Agner Fog. How to optimize for the Pentium family of microprocessors: Ph.D. thesis. 2004.

41. Franklin C. Crow. The aliasing problem in computer-generated shaded images // Commun. ACM. 1977.- Vol. 20, no. 11.- Pp. 799-805.

42. M. Unser. Sampling-50 years after Shannon // Proceedings of the IEEE.— 2000.— Vol. 88, no. 4. {http://ieeexplore.ieee.org/ xpls/absall.jsp?arnumber=843002}.

43. Paul S. Heckbert, С Fl Paul S. Heckbert. Fundamentals of Texture Mapping and Image Warping: Tech. rep.: 1989.

44. Turner Whitted. An improved illumination model for shaded display // Commun. ACM. 1980.- Vol. 23, no. 6,- Pp. 343-349.

45. David Kirk, James Arvo. Unbiased sampling techniques for image synthesis // SIGGRAPH '91: Proceedings of the 18th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. — New York, NY, USA: ACM, 1991.-Pp. 153-156.

46. Don P. Mitchell. Generating antialiased images at low sampling densities // SIGGRAPH '87: Proceedings of the 14th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. — New York, NY, USA: ACM, 1987,-Pp. 65-72.

47. Б.Х. Барладян, А.Г. Волобой, B.A. Галактионов, Э.А. Копылов. Эффективный оператор сжатия динамического диапазона яркостей // Программирование. — 2004. — № 5. — С. 35-42.

48. Solomon Boulos, Dave Edwards, J. Dylan Lacewell, Joe Kniss et al. Interactive Distribution Ray Tracing: Tech. rep.: 2006.

49. Ryan Overbeck, Ravi Ramamoorthi, William R. Mark. A Real-time Beam Tracer with Application to Exact Soft Shadows // Eurographics Symposium on Rendering. — 2007. — Jun.

50. James T. Kajiya. The rendering equation // SIGGRAPH '86: Proceedings of the 13th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. New York, NY, USA: ACM, 1986,- Pp. 143-150.

51. James Arvo. Stratified sampling of spherical triangles // SIGGRAPH '95: Proceedings of the 22nd annual conference on Computer graphics and interactive techniques. — New York, NY, USA: ACM, 1995.— Pp. 437-438.

52. Per H. Christensen, Per H. Henrik Wann Jensen, Toskiaki Kato, Frank Suykens. A Practical Guide to Global Illumination Using Photon Mapping // SIGGRAPH 2002 Course Notes / Association for Computing Machinery. ACM SIGGRAPH, 2002. - August. - Course 43.

53. Pat Hanrahan, David Salzman, Larry Aupperle. A rapid hierarchical ra-diosity algorithm // SIGGRAPH '91: Proceedings of the 18th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. — New York, NY, USA: ACM, 1991,- Pp. 197-206.

54. Abhijeet Ghosh, Wolfgang Heidrich. Correlated visibility sampling for direct illumination 11 Vis. Comput. — 2006. — Vol. 22, no. 9. — Pp. 693-701.

55. Petrik Clarberg, Tomas Akenine-Moller. Exploiting Visibility Correlation in Direct Illumination // Computer Graphics Forum (Proceedings of EGSR 2008). — 2008. — Vol. 27, no. 4.-Pp. 1125-1136.

56. Vincent Pegoraro, Carson Brownlee, Peter S. Shirley, Steven G. Parker. Towards Interactive Global Illumination Effects via Sequential Monte Carlo Adaptation // Proceedings of the 3rd IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2008. - Pp. 107-114.

57. Toshiya Hachisuka, Wojciech Jarosz, Richard Peter Weistroffer, Kevin Dale et al. Multidimensional Adaptive Sampling and Reconstruction for

58. Ray Tracing I I ACM Transactions on Graphics (Proc. of SIGGRAPH). — 2008.-08/2008.-Vol. 27.

59. Alexander Keller. Instant radiosity // SIGGRAPH '97: Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. — New York, NY, USA: ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co., 1997.-Pp. 49-56.

60. Ingo Wald, Carsten Benthin, Philipp Slusallek. Interactive Global Illumination Using Fast Ray Tracing // Rendering Techniques 2002 (Proceedings of the Thirteenth Eurographics Workshop on Rendering). — 2002. — June.

61. Carsten Benthin, Ingo Wald, Philipp Slusallek. A Scalable Approach to Interactive Global Illumination // Computer Graphics Forum. — 2003.— September. Vol. 22, no. 3. — Pp. 621-630.

62. Franklin C. Crow. Shadow Algorithms for Computer Graphics // Computer Graphics. 1977.-July. - Vol. 11, no. 2.- Pp. 242-248.

63. Ulf Assarsson, Tomas Akenine-Moller. A geometry-based soft shadow volume algorithm using graphics hardware // ACM Trans. Graph. — 2003.-Vol. 22, no. 3.-Pp. 511-520.

64. Samuli Laine, Timo Aila, Ulf Assarsson, Jaakko Lehtinen, Tomas Akenine-Moller. Soft Shadow Volumes for Ray Tracing // ACM Transactions on Graphics. — 2005. — Vol. 24, no. 3. — Pp. 1156-1165.

65. Jaakko Lehtinen, Samuli Laine, Timo Aila. An Improved Physically-Based Soft Shadow Volume Algorithm // Computer Graphics Forum. 2006. - Vol. 25, no. 3. - Pp. 303-312.

66. Lance Williams. Casting Curved Shadows on Curved Surfaces // Computer Graphics. — 1978.— August. — Vol. 12, no. 3. — Pp. 270-274.

67. Gael Guennebaud, Loic Barthe, Mathias Paulin. Real-time soft shadow mapping by backprojection I I Eurographics Symposium on Rendering (EGSR), Nicosia, Cyprus, 26/06/2006-28/06/2006. http://www.eg.org/: Eurographics, 2006. — Pp. 227-234.

68. Michael Schwarz, Marc Stamminger. Bitmask Soft Shadows // Comput. Graph. Forum. — 2007. — Vol. 26, no. 3.- Pp. 515-524.

69. Per H. Christensen, Dana Batali. An Irradiance Atlas for Global Illumination in Complex Production Scenes // Proceedings of Eurographics Symposium on Rendering 2004 / Ed. by A. Keller, H. W. Jensen. — 2004.-June.-Pp. 133-141.

70. Henrik Wann Jensen. A Practical Guide to Global Illumination Using Photon Mapping // SIGGRAPH 2001 Course Notes / Association for Computing Machinery. — ACM SIGGRAPH, 2001. — August. — Course 38.

71. Hayden Landis. Production-ready global illumination // SIGGRAPH 2002 Course Note 16 RenderMan in Production. — 2002. — Pp. 87-102.

72. Martin Mittring. Finding next gen: CryEngine 2 // SIGGRAPH '07: ACM SIGGRAPH 2007 courses. New York, NY, USA: ACM, 2007. -Pp. 97-121.

73. P.P. Sloan, J. Kautz, J. Snyder. Precomputed radiance transfer for realtime rendering in dynamic, low-frequency lighting environments II ACM Transaction on Graphics. — 2002. — Vol. 21, no. 3.— Pp. 527-536.

74. J. Kautz, P. Sloan, J. Snyder. Fast, arbitrary BRDF shading for low-frequency lighting using spherical harmonics. — 2002. citeseer. ist. psu. edu/kautz02fast.html.

75. R. Ng, R. Ramamoorthi, P. Hanrahan. Triple product wavelet integrals for all-frequency relighting // ACM Transactions on Graphics (TOG).— 2004. Vol. 23, no. 3. - Pp. 477^187.

76. P. Green, J. Kautz, W. Matusik, F. Durand. View-dependent precomputed light transport using nonlinear Gaussian function approximations // Symposium on Interactive 3D Graphics and Games. — 2006. — Pp. 7-14.

77. Кип Xu, Yun-Tao Jia, Hongbo Fu, Shimin Ни, Chiew-Lan Tai. Spherical Piecewise Constant Basis Functions for All-Frequency Precomputed Radiance Transfer // IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. — 2007.

78. Bruce Walter, George Drettakis, Steven G. Parker. Interactive Rendering using the Render Cache // Rendering Techniques / Ed. by D. Lischinski, G. W. Larson. Springer, 1999.- Pp. 19-30.

79. Bruce Walter, George Drettakis, Donald P. Greenberg. Enhancing and Optimizing the Render Cache // Eurographics Workshop on Rendering / Ed. by P. Debevec, S. Gibson. — Springer-Verlag, 2002.

80. Gregory J. Ward, Paul Heckbert. Irradiance Gradients. — 1992. — May. — Pp. 85-98.

81. Eric Tabellion, Arnauld Lamorlette. An approximate global illumination system for computer generated films // ACM Trans. Graph. — 2004.— Vol. 23, no. 3. Pp. 469-476.

82. Jaroslav Krivanek. Radiance Caching for Global Illumination Computation on Glossy Surfaces: Ph.d. thesis / Universite de Rennes 1 and Czech Technical University in Prague. — 2005.— December, http: //www.egg.cvut.cz/~havran/dissertation/index.htm.

83. Jaroslav Krivanek, Pascal Gautron, Kadi Bouatouch, Sumanta Pattanaik. Improved radiance gradient computation // SCCG '05: Proceedings of the 21st spring conference on Computer graphics. — New York, NY, USA: ACM Press, 2005.- Pp. 155-159.

84. Ravi Ramamoorthi, Dhruv Mahajan, Peter Belhumeur. A First Order Analysis of Lighting, Shading, and Shadows // ACM Transactions on Graphics. — 2007. — Jan. — Vol. 26, no. 1.

85. Okan Arikan, David Forsyth, James F. O'Brien. Fast and Detailed Approximate Global Illumination by Irradiancc Decomposition // ACM SIGGRAPH 2005 Full Conference DVD-ROM.- 2005.-August.

86. Jonathan T. Moon, Stephen R. Marschner. Simulating multiple scattering in hair using a photon mapping approach // ACM Trans. Graph. — 2006.-Vol. 25, no. 3.-Pp. 1067-1074.

87. Wojciech Jarosz, Craig Donner, Matthias Zwicker, Henrik Wann Jensen. Radiance caching for participating media II ACM Transactions on Graphics. 2008. - March. - Vol. 27, no. 1. - Pp. 1-11.

88. Peter Shirley, Kenneth Chiu. A Low Distortion Map Between Disk and Square // journal of graphics tools. — 1997. — Vol. 2, no. 3. — Pp. 45-52.

89. Larry Seiler, Doug Carmean, Eric Sprangle, Tom Forsyth et al. Larrabee: a many-core x86 architecture for visual computing // ACM Transactions on Graphics. — 2008. — August. — Vol. 27, no. 3.- Pp. 18:1-18:??95. www.integra.jp/en/inpirer/index.html.У